Moléculas Poliatómicas Tema 6 Química General e Inorgánica A Química General e Inorgánica I Química General.

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1 Moléculas Poliatómicas Tema 6 Química General e Inorgánica A Química General e Inorgánica I Química General

2 Enlaces en moléculas poliatómicas 1)predicción de la forma molecular TRPECV (teoría de la repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia) 2) descripción de los enlaces - TEV-VD (teoría del enlace valencia-valencia dirigida). Hibridación - TOM (teoría del orbital molecular), para moléculas que admiten más de una estructura de Lewis 6.1

3 Las moléculas se simbolizan AL m N n A: átomo central L: ligandosm: cantidad de ligandos N: pares aisladosn: cantidad de pares aislados Por ej. NH 3 se simboliza AL 3 N los pares electrónicos que rodean al átomo central se clasifican en: - pares enlazados (p.e.), que se encuentran compartidos entre dos átomos y tienen una nube electrónica concentrada - pares aislados (p.a.), que pertenecen solamente al átomo central y tienen una nube electrónica más blanda y esparcida 6.2 Teoría de la repulsión de los pares electrónicos de la capa de valencia (TRPECV)

4 m + n = distribución espacial o geometría de la molécula m = forma de la molécula determinada por los pares enlazados tipo σ (los pares enlazados tipo π no se tienen en cuenta para la forma) los pares electrónicos enlazados y aislados se ubican tan alejados entre sí como sea posible, para disminuir al mínimo la repulsión interelectrónica la repulsión se ordena: p.a. – p.a. > p.a. – p.e. > p.e. – p.e. 6.3

5 Predice la forma de la molécula en base a la repulsión electrostática entre los pares electrónicos que rodean al átomo central AL 2 20 Tipo m = pares enlazados n = pares aislados distribución o geometría forma molecular 6.4 lineal B B Teoría de la Repulsión (TRPECV)

6 Cl Be 2 ligandos enlazados al átomo central 0 pares libres en el átomo central 6.5 Cloruro de berilio

7 AL 2 20 lineal Tipo m = pares enlazados n = pares aislados distribución o geometría forma molecular TRPECV AL 3 30 trigonal plana 6.6

8 6.7 Trifluoruro de boro Plana

9 AL 2 20linear tipo m = pares enlazados n = pares aislados distribución o geometría forma molecular TRPECV AL 3 30 trigonal plana 6.8 AL 4 4 0tetraédrica

10 6.9 Metano Tetraédrica

11 AL 2 2 0lineal tipo m = pares enlazados n = pares aislados distribución o geometría forma molecular TRPECV AL 3 30 trigonal plana 6.10 AL 4 40tetraédrica AL 5 5 0 bipirámide trigonal

12 6.11 Pentacloruro de fósforo Bipirámide trigonal

13 AL 2 20lineal tipo m = pares enlazados n = pares aislados distribución o geometría forma molecular TRPECV AL 3 30 trigonal plana 6.12 AL 4 40 tetraédrica AL 5 50 bipirámide trigonal AL 6 60 octaédrica

14 6.13 Hexafluoruro de azufre Octaédrica

15 la repulsión se ordena: p.a. – p.a. > p.a. – p.e. > p.e. – p.e. 6.14

16 tipo m = pares enlazados n = pares aislados distribución o geometría forma molecular TRPECV AL 3 30 trigonal plana AL 2 N21 trigonal plana angular 6.15

17 tipo m = pares enlazados n = pares aislados distribución o geometría forma molecular TRPECV AL 3 N31 AL 4 40 tetraédrica pirámide trigonal 6.16

18 tipo m = pares enlazados n = pares aislados distribución o geometría forma molecular TRPECV AL 4 40 tetraédrica 6.17 AL 3 N31tetraédrica pirámide trigonal AL 2 N 2 22tetraédrica angular H O H

19 tipo m = pares enlazados n = pares aislados distribución o geometría forma molecular TRPECV 6.18 AL 5 50 bipirámide trigonal AL 4 N 4 1 bipirámide trigonal tetraedro distorsionado

20 tipo m = pares enlazados n = pares aislados distribución o geometría forma molecular TRPECV 6.19 AL 5 5 0 bipirámide trigonal bipirámide trigonal AL 4 N41 bipirámide trigonal tetraedro distorsionado AL 3 N 2 3 2 bipirámide trigonal forma en T Cl F F F

21 tipo m = pares enlazados n = pares aislados distribución o geometría forma molecular TRPECV 6.20 AL 5 50 bipiramidal trigonal AL 4 N41 bipiramidal trigonal tetraedro distorsionado AL 3 N 2 32 bipiramidal trigonal forma en T AL 2 N 3 23 bipiramidal trigonal lineal I I I

22 tipo m = pares enlazados n = pares aislados distribución o geometría forma molecular TRPECV 6.21 AL 6 60 octaédrica AL 5 N51 octaédrica pirámide cuadrada Br FF FF F

23 tipo m = pares enlazados n = pares aislados distribución o geometría forma molecular TRPECV 6.22 AL 6 60 octaédrica AL 5 N51 octaédrica pirámide cuadrada AL 4 N 2 42 octaédrica cuadrada plana Xe FF FF

24 Cómo predecir la forma molecular ? Plantear la estructura de Lewis para la molécula Contar el número de pares enlazados al átomo central (ligandos), representado por m Contar el número de pares aislados del átomo central, representado por n Predecir la geometría (m + n) de la molécula m + n geometría 2lineal 3triangular 4tetraédrica 5bip. trigonal 6octaédrica Predecir la forma molecular (m), sin considerar los pares aislados 6.23

25 ¿Cuáles son las formas moleculares de SH 2 y SF 4 ? AL 2 N 2 S F F F F AL 4 N 6.24 angular H S H H ─ S ─ H tetraedro distorsionado

26 6.25 Momento dipolar de enlace Momento dipolar resultante (  ) Momento dipolar resultante = 1.46 D Momento dipolar resultante = 0.24 D

27 6.26 ¿Cuáles de las siguientes moléculas tienen momento dipolar? H 2 O, CO 2, SO 2 y CH 4 O H H  ≠ 0 polar S O O CO O  = 0 no polar  ≠ 0 polar C H H HH  = 0 no polar

28 6.27 Momentos dipolares Molécula Geometría Momento dipolar (D) Lineal Angular Piramidal Angular

29 Dipolos (moléculas polares) y microondas 6.28 Dirección de onda Dirección de onda Dirección de onda Dirección de onda Campo eléctrico de la microonda Campo eléctrico de la microonda

30 Descripción de los enlaces Teoría del Enlace Valencia (TEV) N 1s 2 2s 2 2p 3 H 1s 1 Si los enlaces se forman por el solapamiento de orbitales 2p del nitrógeno con el orbital 1s de cada átomo de hidrógeno, ¿cuál sería la geometría molecular de NH 3 ? TEV predice ángulos de 90 0 para la superposición de los 3 orbitales 2p H-N-H ángulo experimental 107.3 0 6.29 NH 3

31 Consiste en mezclar dos o más orbitales atómicos puros para formar nuevos orbitales atómicos denominados híbridos 1.Mezclar por lo menos dos OA puros no equivalentes (por ejemplo s y p). Los OA híbridos tienen forma muy diferente de los OA originales 2.El número de OA híbridos es igual al número de OA puros usados en el proceso de hibridación 3.Los enlaces covalentes se forman por: a.Solapamiento de OA híbridos con OA puros b.Solapamiento de OA híbridos con otros OA híbridos 6.30 Hibridación (TEV-VD)

32 Formación de los orbitales híbridos sp 6.31 2 O.A. puros2 O.A. híbridos “sp” p z -sp sp-p z enlaces  

33 Formación de orbitales híbridos sp 2 6.32 3 O.A. puros3 O.A. híbridos sp 2

34 6.33 Hibridación Formación de orbitales híbridos sp 3 4 O.A. puros 4 O.A. híbridos sp 3

35 6.34 Formación de enlaces covalentes

36 6.35 Predecir el ángulo correcto del enlace Nitrógeno con hibridación sp 3 en NH 3

37 m + nm + n HibridaciónEjemplos 2 3 4 5 6 sp sp 2 sp 3 sp 3 d sp 3 d 2 BeCl 2 BF 3 CH 4, NH 3, H 2 O PCl 5 SF 6 ¿Cómo predecir la hibridación del átomo central? contar el número de pares enlazados al átomo central (m) contar el número de pares aislados del átomo central (n) m + n = geometría o distribución espacial 6.36

38 6.37 Hibridación sp de un átomo de carbono Estado fundamental Promoción de electrón Estado hibridado sp orbitales sp

39 6.38 Hibridación sp 2 de un átomo de carbono Estado fundamental Promoción de electrón Estado hibridado sp 2 orbitales sp 2

40 6.39 El orbital 2p z es perpendicular al plano de los orbitales híbridos

41 enlaces  : la densidad electrónica se encuentra entre los dos átomos enlace  : la densidad electrónica se encuentra por arriba y por debajo del plano internuclear 6.40 Enlace en el etileno

42 6.41 Formación del enlace  en la molécula de etileno

43 6.42 Enlace en el acetileno

44 Moléculas con enlaces múltiples Enlace simple 1 enlace sigma Enlace doble 1 enlace sigma y 1 enlace pi Enlace triple 1 enlace sigma y 2 enlaces pi ¿Cuántos enlaces  y  hay en la molécula de ácido acético ( vinagre) CH 3 COOH? C H H CH O OH enlaces  = 6 + 1 = 7 enlaces  = 1 6.43

45 Ruptura de la localización SO 2 molécula con más de una estructura de Lewis SO O SO O S-O simple = 1.54 Å S=O doble = 1.40 Å S-O experimental = 1.43 Å S O O 1.43 6.44 ↔

46 Teoría de la Resonancia Pauling estructura contribuyente I estructura contribuyente II E Híbrido de resonancia Energía de resonancia Estructuras contribuyentes 6.45

47 Teoría del Orbital Molecular (TOM) SO 2 - la estructura sigma no se modifica - se solapan los orbitales atómicos p z p z de S p z de O 1 p z de O 2 3 Orbitales Moleculares  deslocalizados policéntricos - se forma una nube  deslocalizada, los electrones no pertenecen a un enlace en particular sino que están móviles - el enlace no es ni simple ni doble, tiene una longitud intermedia 6.46

48 Los orbitales moleculares deslocalizados no están confinados entre dos átomos enlazados adyacentes, sino que en realidad se extienden sobre tres o más átomos 6.47

49 Densidad electrónica arriba y abajo del plano de la molécula de benceno 6.48

50 estructuras localizadas Estructura deslocalizada Energia de deslocalización E 6.49